1 开环电流传感器的原理：原边电流IP产生的磁通被高品质磁芯聚集在磁路中，霍尔元件固定在很小的气隙中，对磁通进行线性检测，霍尔器件输出的霍尔电压经过特殊电路处理后，副边输出与原边波形一致的跟随输出电压，此电压能够反映原边电流的变化 . a 霍尔电流传感器可以测量各种类型的电流，从直流电到几十千赫兹的交流电，其所依据的工作原理主要是霍尔效应   b  当原边导线经过电流传感器时，①原边电流IP会产生磁力线，②原边磁力线集中在磁芯周围，③内置在磁芯气隙中的霍尔电极可产生和原边磁力线成正比的大小仅几毫伏的电压，④电子电路可把这个微小的信号转变成副边电流IS，⑤并存在以下关系式：      c  当原边电流IP流过一根长导线时，在导线周围将产生一磁场，这一磁场的大小与流过导线的电流成正比，产生的磁场聚集在磁环内，通过磁环气隙中霍尔元件进行测量并放大输出，其输出电压VS的反映原边电流IP。一般的额定输出为4V。                              2磁平衡式电流传感器也叫霍尔闭环电流传感器，也称补偿式传感器，即主回路被测电流Ip在聚磁环处所产生的磁场通过一个次级线圈，电流所产生的磁场进行补偿， 从而使霍尔器件处于检测零磁通的工作状态。磁平衡式电流传感器的具体工作过程为：当主回路有一电流通过时，在导线上产生的磁场被聚磁环聚集并感应到霍尔器件上， 所产生的信号输出用于驱动相应的功率管并使其导通，从而获得一个补偿电流Is。 这一电流再通过多匝绕组产生磁场 ，该磁场与被测电流产生的磁场正好相反，因而补偿了原来的磁场， 使霍尔器件的输出逐渐减小。当与Ip与匝数相乘 所产生的磁场相等时，Is不再增加，这时的霍尔器件起指示零磁通的作用 ，此时可以通过Is来平衡。被测电流的任何变化都会破坏这一平衡。 一旦磁场失去平衡，霍尔器件就有信号输出。经功率放大后，立即就有相应的电流流过次级绕组以对失衡的磁场进行补偿。从磁场失衡到再次平衡，所需的时间理论上不到1μs，这是一个动态平衡的过程。。   b  磁平衡式电流传感器也称补偿式传感器，即原边电流Ip在聚磁环处所产生的磁场通过一个次级线圈电流所产生的磁场进行补偿，其补偿电流Is的反映原边电流Ip，从而使霍尔器件处于检测零磁通的工作状态。   具体工作过程为：当主回路有一电流通过时，在导线上产生的磁场被磁环聚集并感应到霍尔器件上，所产生的信号输出用于驱动功率管并使其导通，从而获得一个补偿电流Is。这一电流再通过多匝绕组产生磁场，该磁场与被测电流产生的磁场正好相反，因而补偿了原来的磁场，使霍尔器件的输出逐渐减小。当与Ip与匝数相乘所产生的磁场相等时，Is不再增加，这时的霍尔器件起到指示零磁通的作用，此时可以通过Is来测试Ip。当Ip变化时，平衡受到破坏，霍尔器件有信号输出，即重复上述过程重新达到平衡。被测电流的任何变化都会破坏这一平衡。一旦磁场失去平衡，霍尔器件就有信号输出。经功率放大后，立即就有相应的电流流过次级绕组以对失衡的磁场进行补偿。从磁场失衡到再次平衡，所需的时间理论上不到1μs，这是一个动态平衡的过程。           

   霍尔传感器优点

1. 测量范围广：它可以测量任意波形的电流和电压，如直流、交流、脉冲、三角波形等，甚至对瞬态峰值电流、电压信号也能忠实地进行反映;

2. 响应速度快：快者响应时间只为1us。

3. 测量精度高：其测量精度优于1%，该精度适合于对任何波形的测量。普通互感器是感性元件，接入后影响被测信号波形，其一般精度为3%~5%，且只适合于50Hz 正弦波形。

4. 线性度好：优于0.2%

5. 动态性能好：响应时间快，可小于1us;普通互感器的响应时间为10~20ms。

6. 工作频带宽：在0~100KHz 频率范围内的信号均可以测量。

7. 可靠性高，平均无故障工作时间长：平均无故障时间>5 10 小时

8. 过载能力强、测量范围大：0---几十安培~上万安培

9. 体积小、重量轻、易于安装。

        霍尔传感器应用    可广泛应用与变频调速装置、逆变装置、UPS 电源、逆变焊机、电解电镀、数控机床、微机监测系统、电网监控系统和需要隔离检测电流电压的各个方面包括动力、车身控制、牵引力控制以及防抱死制动系统

 

                                                                              b  电流传感器应用于风力发电：风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。其蕴量巨大，全球的风能约为2.74×109GW，其中可利用的风能为2×107GW，比地球上可开发利用的水能量还要大10倍。风很早就被人们利用--主要是通过风车来抽水、磨面等，而新世纪，人们感兴趣的是如何利用风来发电，以及如何才能发电量大化。电流传感器作为主要的检测元件，在其中起到至关重要的作用 。                                                                          c  按用途可分为：  工业传感器 

工业产品电流电压测量解决方案。用于控制、校准以及过流保护和监控。

                铁路传感器

为铁路行业提供瞬时电流电压检测，主牵引和辅助变频的控制和保护。

                自动化传感器

用于工业自动化领域的电量传感器，提供瞬时值，RMS，真RMS信号可以直接输入PLC，二次仪表或其他仪器。这些传感器有开口和固定两种磁芯，有盘式和导轨等不同的安装方式。通常用于电机保护、电源监控等领域。 

                大电流传感器 

用于冶铝、氯碱、有色金属冶炼等行业直流大电流的测量、控制与保护，电流测量范围可以测量500KA。精度高，工作温度范围宽广。

 

电流传感器因厂家不同有各自的技术类型，选择电流传感器时主要要选择好电流、精度、带宽等值。生产电流传感器的厂家很多，也有很多国外的。我使用的是LEM。感觉不错，售后一般。技术支持很不错。                                                                          d  电流感应器： 通过测量置于电流路径上的电阻上的压降来监视电流的电路（尽管存在着其它技术，例如磁相关技术，但这里的讨论仅限于并联电阻电流测量）。（参见图 1）电流传感器输出一个与通过测量路径的电流成比例的电压或电流                                                                                         霍尔电流传感器具有以下优点：

1、 霍尔传感器可以测量任意波形的电流和电压，如：直流、交流、脉冲波形等，甚至对瞬态峰值的测量。副边电流忠实地反应原边电流的波形。而普通互感器则是无法与其比拟的，它一般只适用于测量50Hz正弦波；

2、 原边电路与副边电路之间有良好的电气隔离，隔离电压可达9600Vrms；

3、精度高：在工作温度区内精度优于1%，该精度适合于任何波形的测量；

4、线性度好：优于0.1%；

5、宽带宽：高带宽的电流传感器上升时间可小于1μs；但是，电压传感器带宽较窄，一般在15kHz以内，6400Vrms的高压电压传感器上升时间约500uS，带宽约700Hz。

6、测量范围：霍尔传感器为系列产品，电流测量可达50KA，电压测量可达6400V。    

 

B      霍尔电流传感器使用时，需遵循以下注意事项：

1、为了得到较好的动态特性和灵敏度，必须注意原边线圈和副边线圈的耦合，要耦合得好，好用单根导线且导线完全填满霍尔传感器模块孔径。

2、使用中当大的直流电流流过传感器原边线圈，且次级电路没有接通电源|稳压器或副边开路，则其磁路被磁化，而产生剩磁，影响测量精度（故使用时要先接通电源和测量端M），发生这种情况时，要行退磁处理。其方法是次边电路不加电源，而在原边线圈中通一同样等级大小的交流电流并逐渐减小其值。

3、霍尔传感器都具有较强的抗外磁场干扰能力，但是，为了获得较高的测量准确度，当有较强的磁场干扰时，要采取适当的措施来解决。通常方法有：

调整模块方向，使外磁场对模块的影响小；

在模块上加罩一个抗磁场的金属屏蔽罩。

4、测量的佳精度是在额定值下得到的，当被测电流远低于额定值时，要获得佳精度，原边可使用多匝，但是，需要注意导线的空间位置。 

5电流传感器必须根据被测电流的额定有效值适当选用不同的规格的产品。被测电流长时间额，会损坏末极功放管（指磁补偿式），一般情况下，2倍的过载电流持续时间不得过1分钟。

6电压传感器必须按产品说明在原边串入一个限流电阻R1，以使原边得到额定电流，在一般情况下，2倍的过压持续时间不得过1分钟。

7电流电压传感器的佳精度是在原边额定值条件下得到的，所以当被测电流高于电流传感器的额定值时，应选用相应大的传感器；当被测电压高于电压传感器的额定值时，应重新调整限流电阻。当被测电流低于额定值1/2以下时，为了得到佳精度，可以使用多绕圈数的办法。

8）绝缘耐压为3KV的传感器可以长期正常工作在1KV及以下交流系统和1.5KV及以下直流系统中

9在要求得到良好动态特性的装置上使用时，好用单根铜铝母排并与孔径吻合，以大代小或多绕圈数，均会影响动态特性。

10 在霍尔传感器大电流直流系统中使用时，因某种原因造成工作电源开路或故障，则铁心产生较大剩磁，是值得注意的。剩磁影响精度。退磁的方法是不加工作电源，在原边通一交流并逐渐减小其值。

11传感器抗外磁场能力为：距离传感器5～10cm一个过传感器原边电流值2倍的电流，所产生的磁场干扰可以抵抗。三相大电流布线时，相间距离应大于5～10cm。

12为了使传感器工作在佳测量状态，好用稳压电源。

13传感器的磁饱和点和电路饱和点，使其有很强的过载能力，但过载能力是有时间限制的，试验过载能力时，2倍以上的过载电流不得过1分钟。

14原边电流母线温度不得过85℃，这是ABS工程塑料的特性决定的，用户有特殊要求，可选高温塑料做外壳。   a 除了安装接线、即时校准、注意传感器的工作环境外，通过下述方法还可以提高测量精度：

电流传感器

电流传感器

1、原边导线应放置于传感器内孔中心，尽可能不要放偏；

2、原边导线尽可能完全放满传感器内孔，不要留有空隙；

3、需要测量的电流应接近于传感器的标准额定值IPN，不要相差太大。如条件所限，手头仅有一个额定值很高的传感器，而欲测量的电流值又低于额定值很多，为了提高测量精度，可以把原边导线多绕几圈，使之接近额定值。例如当用额定值100A的传感器去测量10A的电流时，为提高精度可将原边导线在传感器的内孔中心绕九圈（一般情况，NP=1；在内孔中绕一圈，NP=2；……；绕九圈，NP=10，则NP×10A=100A与传感器的额定值相等，从而可提高精度）；

4、当欲测量的电流值为IPN/5的时，在25℃仍然可以有较高的精度。

抗干扰性

 

      霍尔电流传感器的应用[/b]

近年来，自动化系统中大量使用大功率晶体管、整流器和可控硅，普遍采用交流变频调速及脉宽调制电路，使得电路中不再只是传统的50周的正弦波，出现了各种不同的波形。对于这类电路，采用传统的测量方法不能反应其真实波形，而且电流、电压检出元件也不适应中高频、高di/dt电流波形的传感和检测。

霍尔效应传感器，可以测量任意波形的电流和电压。输出端能真实地反映输入端电流或电压的波形参数。针对霍尔效应传感器普遍存在温度漂移大的缺点，采用补偿电路进行控制，有效地减少了温度对测量精度的影响，确保测量准确；具有精度高、安装方便、售价低的特点。

霍尔效应传感器广泛应用于变频调速装置、逆变装置、ups电源、通信电源、电焊机、电力机车、变电站、数控机床、电解电镀、微机监测、电网监测等需要隔离检测电流电压的设施中。

电源技术发展到，已融合了电子、功率集成、自动控制、材料、传感、计算机、电磁兼容、热工等诸多技术领域的精华，我们有理由相信，在21世纪的电源技术中，传感器也将发挥着至关重要的作用，所以对电流传感器的应用和设计开发，传感器工作者应该给予足够重视。霍尔电流传感器因其型号多，量程宽（电流5~10000a；电压5~5000v）、高精度、灵敏度高、线性度好、规范、易安装、抗干扰能力强、质量可靠、平均无故障时间mtbf长等优点，在各个领域特别是在机车牵引和工业应用领域中更值得用户信赖。

  霍尔电流传感器工作原理[/b]

流传感器可以测量各种类型的电流，从直流电到几十千赫兹的交流电，其所依据的工作原理主要是霍尔效应原理。它有两种工作方式，即磁平衡式和直式。霍尔电流传感器一般由原边电路、聚磁环、霍尔器件、（次级线圈）和放大电路等组成。

直放式电流传感器（开环式）：众所周知，当电流通过一根长导线时，在导线周围将产生一磁场，这一磁场的大小与流过导线的电流成正比，它可以通过磁芯聚集感应到霍尔器件上并使其有一信号输出。这一信号经信号放大器放大后直接输出，一般的额定输出为4v。

磁平衡式电流传感器（闭环式）：磁平衡式电流传感器也称补偿式传感器，即主回路被测电流ip在聚磁环处所产生的磁场通过一个次级线圈，电流所产生的磁场进行补偿， 从而使霍尔器件处于检测零磁通的工作状态。当原边导线经过电流传感器时，原边电流ip会产生磁力线，原边磁力线集中在磁芯气隙周围，内置在磁芯气隙中的霍尔电片可产生和原边磁力线成正比的，大小仅为几毫伏的感应电压，通过后续电子电路可把这个微小的信号转变成副边电流is，并存在以下关系式： is* ns= ip*np。（其中，is—副边电流；ip—原边电流；np—原边线圈匝数；ns—副边线圈匝数；np/ns—匝数比，一般取np=1。）

磁平衡式电流传感器的具体工作过程为：当主回路有一电流通过时，在导线上产生的磁场被聚磁环聚集并感应到霍尔器件上， 所产生的信号输出用于驱动相应的功率管并使其导通，从而获得一个补偿电流is。 这一电流再通过多匝绕组产生磁场 ，该磁场与被测电流产生的磁场正好相反，因而补偿了原来的磁场， 使霍尔器件的输出逐渐减小。当与ip与匝数相乘 所产生的磁场相等时，is不再增加，这时的霍尔器件起指示零磁通的作用 ，此时可以通过is来平衡。被测电流的任何变化都会破坏这一平衡。 一旦磁场失去平衡，霍尔器件就有信号输出。经功率放大后，立即就有相应的电流流过次级绕组以对失衡的磁场进行补偿。从磁场失衡到再次平衡，所需的时间理论上不到1μs，这是一个动态平衡的过程。

		JLK-20 ±800A/±4V				霍尔电流传感器
工作环境	环境温度		-25℃～+80℃		贮存温度		-40℃～+115℃
	相对湿度		≤90%		气压条件		正常大气压
电气参数	额定电流范围		±800A		误差非线性		0.1%
	输出电压		@Ip=±Ipn    ±4v±1%V		测量电流范围		±2400A
	过载倍数		无限		工作频率		0-25khz
	工作电源		±15V±5%V		功耗		+28， -15ma
	绝缘阻抗		DC500V 1000M欧		绝缘耐压		5kV50hz1Min)
	失调电压温漂		@-40-85℃≦±0.5MV/℃		输出电压温漂		@-40-85℃≦±0.5MV/℃
	零点电流		20mv		线性度		@Ipo=0±Ipn≦±1%FS
	响应时间		@50A/us 10-90% ≦5us		带宽		0-3Db DC-50khz
机械参数	一次穿芯		内孔直径64*16.5		外形尺寸		135*63*45
	二次端子		508端子接线		精度		@Ipn25℃≦±1%FS
	外壳		PBT阻燃材料		灌封		Epoxy环氧树脂胶
	重量		540g		公差		±0.3mm
	失调电压		@Ipo ≦±20mv		磁失调电压		@Ipo=±Ipn-0   ≦±10mv

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